冶金基础知识及术语 铝中杂质对性能的影响

1、冶金基础知识及术语1 、烧结 sintering      粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。      2 、填料 packingmaterial      在预烧或烧结过程中为了起分隔和保护作用而将压坯埋入其中的一种材料。      3 、预烧 presintering      在低于最终烧结温度的温度下对压坯的加热处理。  &

2、#160;   4 、加压烧结 pressure      在烧结同时施加单轴向压力的烧结工艺。      5 、松装烧结 loose-powdersintering,gravitysintering      粉末未经压制直接进行的烧结。      6 、液相烧结 liquid-phasesintering      至少具有两种组分的粉末或压坯在形成一种液相的状态下烧结。&

3、#160;     7 、过烧 oversintering      烧结温度过高和（或）烧结时间过长致使产品最终性能恶化的烧结。      8 、欠烧 undersintering      烧结温度过低和（或）烧结时间过短致使产品未达到所需性能的烧结。     9 、熔渗 infiltration      用熔点比制品熔点低的金属或合金在熔融状态下充填未烧结的或烧结的制品

4、内的孔隙的工艺方法。     10 、脱蜡 dewaxing,burn-off      用加热排出压坯中的有机添加剂（粘结剂或润滑剂）。     11 、网带炉 meshbeltfurnace      一般由马弗保护的网带将零件实现炉内连续输送的烧结炉。      12 、步进梁式炉 walking-beamfurnace      通过步进梁系统将放置于烧结盘中的零件在炉

5、内进行传送的烧结炉。     13 、推杆式炉 pusherfurnace      将零件装入烧舟中，通过推进系统将零件在炉内进行传送的烧结炉。      14 、烧结颈形成 neckformation      烧结时在颗粒间形成颈状的联结。      15 、起泡 blistering      由于气体剧烈排出，在烧结件表面形成鼓泡的现象。 

6、60;   16 、发汗 sweating      压坯加热处理时液相渗出的现象。      17 、烧结壳 sinterskin      烧结时，烧结件上形成的一种表面层，其性能不同于产品内部。      18 、相对密度 relativedensity      多孔体的密度与无孔状态下同一成分材料的密度之比，以百分率表示。     19

7、、径向压溃密度 radialcrushingstrength      通过施加径向压力测定的烧结圆筒试样的破裂强度。      20 、孔隙度 porosity      多孔体中所有孔隙的体积与总体积之比。      21 、扩散孔隙 diffusionporosity      由于柯肯达尔效应导致的一种组元物质扩散到另一组元中形成的孔隙。     

8、22 、孔径分布 poresizedistribution      材料中存在的各级孔径按数量或体积计算的百分率。      23 、表观硬度 apparenthardness      在规定条件下测定的烧结材料的硬度，它包括了孔隙的影响。      24 、实体硬度 solidhardness      在规定条件下测定的烧结材料的某一相或颗粒或某一区域的硬度，它排除了孔隙的影响。 

9、;     25 、起泡压力 bubble-pointpressure      迫使气体通过液体浸渍的制品产生第一气泡所需的最小的压力。      26 、流体透过性 fluidpermeability      在规定条件下测定的在单位时间内液体或气体通过多孔体的数量。  铝中杂质对性能的影响1.合金元素影响    铜元素    铝铜合金富铝部分548时，铜在铝中的最大溶解

10、度为 5.65%,温度降到302时，铜的溶解度为0.45%。铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，此外时效析出的CuAl2有着明显的时效强化效果。 铝合金中铜含量通常在2.5% 5%，铜含量在4%6.8%时强化效果最好，所以大部分硬铝合金的含铜量处于这范围。铝铜合金中可以含有较少的硅、镁、锰、铬、锌、铁等元素。    硅元素      AlSi合金系富铝部分在共晶温度577 时，硅在 固溶体中的最大溶解度为1.65%。尽管溶解度随温度降低而减少，介这类合金一般是不能热处理强化的。铝硅合金具有极好 的铸造性能和抗

11、蚀性。    若镁和硅同时加入铝中形成铝镁硅系合金，强化相为MgSi。镁和硅的质量比为1.73:1。设计Al-Mg-Si系合金成分时，基体上按此比例配置镁和硅 的含量。有的Al-Mg-Si合金，为了提高强度，加入适量的铜，同时加入适量的铬以抵消铜对抗蚀性的不利影响。       Al-Mg2Si合金系合金平衡相图富铝部分Mg2Si 在铝中的最大溶解度为1.85%，且随温度的降低而减速小。    变形铝合金中，硅单独加入铝中只限于焊接材料，硅加入铝中亦有一定的强化作用。

12、0;   镁元素      Al-Mg合金系平衡相图富铝部分尽管溶解度曲线表明，镁在铝中的溶解度随温度下降而大大地变小，但是在 大部分工业用变形铝合金中，镁的含量均小于6%，而硅含量也低，这类合金是不能热处理强化的，但是可焊性良好，抗蚀性也好，并有中等强度。    镁对铝的强化是明显的，每增加1%镁，抗拉强度大约升高瞻远34MPa。如果加入1%以下 的锰，可能补充强化作用。因此加锰后可降低镁含量，同时可降低热裂倾向，另外锰还可以使Mg5Al8化合物均匀沉淀，改善抗蚀性和焊接性能。锰元素 

13、;     Al-Mn合金系平平衡相图部分在共晶温度658时，锰在 固溶体中的最大溶解度为1.82%。合金强度随溶解度增加不断增加，锰含量为0.8%时，延伸率达最大值。Al-Mn合金是非时效硬化合金， 即不可热处理强化。    锰能阻止铝合金的再结晶过程，提高再结晶温度，并能显著细化再结晶晶粒。再结晶晶粒的细化 主要是通过MnAl6化合物弥散质点对再结晶晶粒长大起阻碍作用。MnAl6的另一作用是能溶解杂质铁，形成（Fe、Mn）Al6，减小铁的有害影响。锰是铝合金的重要元素，可以单独加入形成Al-Mn二元合金，更多的是和其它合

14、金元素一同加入，因此大多铝合金中均含有锰。    锌元素      Al-Zn合金系平衡相图富铝部分275时锌在铝中的溶解度为31.6%，而在125时其溶解度则下降到5.6%。    锌单独加入铝中，在变形条件下对铝合金强度的提高十分有限，同时存在应力腐蚀开裂、倾向，因而限制了它的应用。    在铝中同时加入锌和镁，形成强化相Mg/Zn2，对合金产生明显的强化作用。Mg/Zn2含量 从0.5%提高到12%时，可明显增加抗拉强度和屈服强度。镁的含量超过形成M

15、g/Zn2相所需超硬铝合金中，锌和镁的比例控制在2.7左右时，应力腐蚀 开裂抗力最大。    如在Al-Zn-Mg基础上加入铜元素，形成Al-Zn-Mg-Cu系合金，基强化效果在所有铝合金中最大，也是航天、航空工业、电力工业上的重要的铝合金材料。2.微量元素的影响    铁和硅    铁在Al-Cu-Mg-Ni-Fe系锻铝合金中，硅在Al-Mg-Si系锻铝中和在Al-Si系焊条及铝硅铸造合金中，均作为合金元素加的，在基它铝合金 中，硅和铁是常见的杂质元素，对合金性能有明显的影响。它们主要以FeCl3和游离

16、硅存在。在硅大于铁时，形成-FeSiAl3(或 Fe2Si2Al9)相，而铁大于硅时，形成-Fe2SiAl8(或Fe3Si2Al12)。当铁和硅比例不当时，会引起铸件产生裂纹，铸铝中铁含量过 高时会使铸件产生脆性。    钛和硼    钛是铝合金中常用的添加元素，以Al-Ti或Al-Ti-B中间合金形式加入。钛与铝形成 TiAl2相，成为结晶时的非自发核心，起细化铸造组织和焊缝组织的作用。Al-Ti系合金产生包反应时，钛的临界含量约为0.15%，如果有硼存在则减 速小到0.01%。    铬 &

17、#160;  铬在Al-Mg-Si系、Al-Mg-Zn系、Al-Mg系合金中常见的添加元素。600时，铬在铝中溶解度为0.8%，室温时基本上不溶解。    铬在铝中形成（CrFe）Al7和（CrMn）Al12等金属间化合物，阻碍再结晶的形核和长大过程，对合金有一定的强化作用，还能改善合金韧性和降低应力腐蚀开裂敏感性。但会场增加淬火敏感性，使阳极氧化膜呈黄色。    铬在铝合金中的添加量一般不超过0.35%，并随合金中过渡元素的增加而降低。    锶    锶是表面活

18、性元素，在结晶学上锶能改变金属间 化合物相的行为。因此用锶元素进行变质处理能改善合金的塑性加工性和最终产品质量。由于锶的变质有效时间长、效果和再现性好等优点，近年来在Al-Si铸 造合金中取代了钠的使用。对挤压用铝合金中加入0.015%0.03%锶，使铸锭中-AlFeSi相变成汉字形-AlFeSi相，减少了铸锭均匀化 时间60%70%，提高材料力学性能和塑性加工性；改善制品表面粗糙度。对于高硅（10%13%）变形铝合金中加入0.02%0.07%锶元素，可 使初晶减少至最低限度，力学性能也显著提高，抗拉强度b  由233MPa提高到236MPa，屈服强度0.2由204MPa提 高到21

19、0MPa，延伸率5由9%增至12%。在过共晶Al-Si合金中加入锶，能减小初晶硅粒子尺寸，改善塑性加工性能，可顺利地热轧和冷轧。    锆元素    锆也是铝合金的常用添加剂。一般在铝合金中加入量为0.1%0.3%，锆和铝 形成ZrAl3化合物，可阻碍再结晶过程，细化再结晶晶粒。锆亦能细化铸造组织，但比钛的效果小。有锆 存在时，会降低钛和硼细化晶粒的效果。 在Al-Zn-Mg-Cu系合金中，由于锆对淬火敏感性的影响比铬和锰的小，因此宜用锆来代替铬和锰细化再结晶组织。    杂质元素  

20、  稀土元素加入铝合金中，使铝合金熔铸时增加成分过冷，细化晶粒，减少二次晶间距，减少合金中的气体和夹杂，并使夹杂相趋于球化。还可降低熔体表面张力，增加流动性，有利于浇注成锭，对工艺性能有着明显的影响。各种稀土加入量约为0.1%at%为好。混合稀土（La-Ce-Pr-Nd等混合）的添加，使Al-0.65%Mg-0.61%Si合金时效G?P区形成的临界温度降低。含镁的铝合金，能激发稀土元素的变质作用。      3.杂质元素的影响   钒在铝合金中形成VAl11难熔化合物，在熔铸过程中起细化晶粒作用，但比钛和锆的作用小。钒也有细化再结晶组织、提高再结晶温度的作用。钙在铝合金中